水稻生物工程师从细胞中寻找更好的信号

水稻生物工程师Jerzy Szablowski因开发细胞分泌的非侵入性、位点特异性报告器来测量深层组织(尤其是大脑)的基因表达而获得NIH开拓者奖。

　　

   

   

图片:水稻生物工程师Jerzy Szablowski获得了美国国立卫生研究院开拓者奖，他开发了由细胞分泌的非侵入性、位点特异性报告器，用于测量深层组织，特别是大脑中的基因表达。    

图片来源:Jeff Fitlow/莱斯大学

你体内的细胞非常善于自我监控，但它们并不总是向外界发出信号。莱斯大学的一位生物工程师计划提高它们的交流能力。

赖斯大学生物工程助理教授Jerzy Szablowski正在开发测量深层组织，特别是大脑中的基因表达的技术。他的非侵入性、特定部位的记者将被细胞分泌出来，报告他们的发现。

这对于监测治疗神经退行性疾病(如癫痫、肌萎缩性侧索硬化症或亨廷顿舞蹈症)的基因疗法尤其有用，因为经过改造的细胞可以制造自己的药物，也会制造确认其表达的蛋白质。

Szablowski的研究现在得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的支持，通过三年的探索/发展研究基金(又名开拓者奖)来开发这些报告器，它们可以很容易地从大脑的已知区域运输到血液中。然后一个简单的血液测试就可以用来分析它们。

“这是基因治疗研究中的一个关键问题，”生物工程助理教授Szablowski说。“在大多数情况下，一旦进行治疗，几乎没有任何方法来评估基因是否在身体深处的细胞中表达。

他说:“有些标记可以自然地告诉你疾病，但也有一些疾病或过程在血液中没有标记，这就不方便了。”“所以为什么不为这些过程做标记，这样它们就容易被发现了?”为什么不让细胞具备告知我们这些疾病的能力呢?”

Szablowski提出的解决方案简单而优雅。报告分子是细胞的标记分子，只有当它们包含了新传递的基因时才会生成。样本中报告基因的数量通常是基因传递治疗成功的衡量标准:报告基因的数量越多，接受并吸收新基因的细胞就越多。

寻找和测量记者通常是通过微观分析的组织样本。在临床试验中，这样的样本只能来自大手术，而这通常要么在经济上不可行，要么对患者风险太大，要么两者都有。

Szablowski说:“把组织带到显微镜下是不现实的，或者是不可能的，但是如果我们可以设计出报告细胞，使其离开细胞进入血液，我们就不必这么做了。”

如果这种方法如预期的那样有效，那么测量基因治疗在体内任何组织中的成功与否，可能就像抽血并提交实验室测试一样简单。

为了演示这项技术，Szablowski正在设计一种报告器，它可以告诉基因表达是否在大脑中发生，而大脑是人体最难以接近的部位之一。这意味着让细胞表达的记者穿过血脑屏障进入血液，在那里他们可以被收集。

他的实验室的策略是增强大脑特定区域的血管通透性，让蛋白质扩散到血液中。该项目还将包括蛋白质工程、药理学和生物分布研究，以及基因传递到大脑。

绍布洛夫斯基说，同样的技术可以应用于脊髓、眼睛、耳朵和其他可能的组织。